井筒电加热装置的应用

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【摘要】A油田油层原油具有高密度、高粘度、高含蜡和高凝固点特征。投产初期频繁卡泵，热洗周期较短，为了保证抽油机正常工作和产油量，部分抽油机配置了井筒电加热装置。本文主要论述油套管井筒电加热技术装置构成、原理、技术特点及应用效果。结合实践探讨油套管井筒电加热装置，从而从根本上清除油管结蜡。

【关键词】油井清防蜡 井筒电加热

A油田油层原油具有高密度、高粘度、高含蜡和高凝固点特征。投产初期频繁卡泵，热洗周期较短，频繁应用水泥车处理成本高，工作量大，而且效果不佳。为了保证抽油机正常工作和产油量，部分抽油机配置了电加热装置，得到了明显效果。

1 技术装置的构成及作用机理

图1？油井筒电加热装置1.1.1？地面供电部分

特种变压器，工频电源控制柜，采用集成电路芯片，由主回路和控制回路组成。装有过流、欠流及短路保护及电流表电压表显示盘。

1.1.2？井下电加热部分

玻璃钢绝缘抽油杆，接光杆下部，使光杆绝缘。油管绝缘短节，与油管柱地面部分、抽油机绝缘。油套接触器，使油套管在井下连通。井下电力电缆，供电电源。绝缘扶正环，保证沿油套环空绝缘，扶正油管。1.2 作用原理

油管电加热技术是以油管为导体，油套管连通构成回路，利用井下管柱的阻抗，形成热源，使整个生产管柱温度升高，加热油管内被举升的液体。通过交流电磁加热装置，实现油管加热，从而达到清蜡降粘的目的。

1.3 加热深度的确定

对于浅井（

L = （T-a）/d （式1）

式中：L ―所需加热深度（m）；a ―常数（地区年平均地表温度）；

d ―该油区的地温梯度（℃/100m）；T ―井稠油拐点温度或含蜡原油结蜡温度（℃）。

当L ≥油井深度，则该井所需加热深度均为油层深度。

1.4 加热功率的确定

根据电热能量转换原理，所输入功率（P）必须满足油管内油流升温所消耗功率（P1）和油管外沿井筒向地层方向热损失功率（P2），下式：

P = P1+P2 （式2）

其中P1表示油流由初温 T0上升到T1时所需消耗功率。故：

P1 = Q・λ・（T1-T0） （式3）

式中：Q ―油井日产量（kg/s）；

λ―原油比热容（kJ/kg・℃）；T0 、T1分别表示初始和最终油流温度（℃）；P2表示沿井筒径向热损失功率：

P2 = Δt/R・L （式4）

式中：t / R―单位加热深度径向热损失功率（kw/m）；L ―加热深度（m）。

可见：P = Q・λ・（T1-T0）+Δt/R・L

油套管井筒电加热目的通过电流流过油套管电阻自身加热，其所耗功率是油管和套管相对直径的函数。为便于设计计算，可将Δt/ R值进行校正，由0.08～0.10（kw/m），降到0.03～0.045。日产油量>10t时取下限值，反之取上限值，即热损失增加。考虑油管加热所耗功率占75%。

P = K[Q・λ・（T1-T0）+A・L] （式5）式中： K―功率校正系数；

A―视径向单位长度热损失（kw/m）（A=0.22～0.035）；此P 值为所需总输入功率（kw）。已知输入功率P 、回路总阻抗R0，

输入电流：I = （P/R0）0.5（A）

输入电压： U = I・R0（V）

回路阻抗：R0 = 0 . 0 9 6～0 . 1 2 5

（Ω/100m）2 现场应用

油管电加热12月投入运行3口井，输入电压380V，输出电压有80V、120V、160V、200V、240V、280V、320V共7个档位，目前电热输出按最低档位80V运行，全天运行，三口井运行电流在95-120A，3口井载荷变化平稳，投用至今未热洗。

例：A井2012年8月5日压裂投产到11月共热洗7次，投产初期，平均热洗周期仅为8天。

图2

投用电加热装置后，载荷变化平稳，投用至今180天未用水泥车处理，提高了生产实率。实测加热装置消耗功率9.15-10.30KW，日耗电在220-247KWh。

3 经济效益

水泥车热洗一次洗费用3000元，投用前3口井平均热洗周期38天，全年共免洗28次，节约热洗费用8.4万元。3口井平均日产油2吨，全年免洗共少影响油量168吨，折算效益38.64万元。电加热装置一次性投资15万元，以10年折旧一年1.5万元，年电费4.59万元。合计5.99万元。3口井年节约效益29.07万元。

4 结论

（1）该装置直接对油管进行加热使产生的热量由油管壁直接向内部液体传递，可有效解决油管壁及抽油杆结蜡问题，降低抽油机负荷。

（2）适用于各种稠油、高凝油，高含蜡井及因套损等原因无法热洗井，不受加热深度限制，适用范围广。

（3）装置控制部分在地面，可随时起停，随时调控装置运行功率，操作简便。

（4）该装置对油套环控液面要求严格，如果液面过高容易短路。

（5）该装置清蜡效果较好但耗电量较大，建议摸索单井载荷上升规律来控制该装置运行时间以达到降低能耗的目的。

参考文献

[1] 赵玉明. 提高机采井系统效率配套节能技术研究[J]. 节能技术，2009

[2] 周封，胡洋，抽油机节能方法与变频技术的合理应用研究[J]. 节能技术，2010